Synthesis and investigation of polymers from different cyclic bio-based monomers

Abstract

Peamiselt fossiilsetel ressurssidel põhineva plasti tarbimise kiire kasv ei ole jätkusuutlik. Seetõttu on vajalik leida alternatiivsed lähteressursid, mis ei oleks keskkonnale negatiivse mõjuga ja mis oleks osa süsiniku ringmajandusest. Uute polümeeride loomisel tuleb rõhku panna ka nende taaskasutusele ja (bio)lagunemisele, et vähendada plastjäätmetega seotud probleeme ja jõuda jätkusuutliku tulevikuni. Selles töös uuriti erinevaid biomassist saadavaid keemilisi ühendeid, et leida alternatiive nõudlikes rakendustes kasutatavatele plastidele. Töös kasutatud monomeeride põhiomaduseks on nende tsükliline struktuur, mis peaks parandama nendest valmistatud materjalide omadusi, näiteks tõstma klaasistumistemperatuuri. Biopõhiste polümeeride arenduses pöörati erilist tähelepanu nende võimalikule taaskasutatavusele, madalale keskkonnajalajäljele ning toksilisusele – need omadused on olulised konkureerides olemasolevate tarbeplastikutega. Kokkuvõtvalt valmistati erinevad biopõhisest toormest polümeerid, mille teatud omadused olid fossiilsetest polümeeridest paremad ja seetõttu võiksid tulevikus ka neid mõnedes valdkondades asendada.

The rapid increase in plastic consumption, primarily based on fossil resources, is not sustainable. Therefore, we need alternative feedstocks to create plastics that do not negatively impact the environment through carbon emissions, but may contribute to a circular carbon economy. Designing new polymers with recyclability or (bio)degradability in mind is a promising pathway to alleviate the impact of plastic waste and reach a sustainable future. This thesis investigated different biomass-based structures to evaluate them as replacements for everyday polymers in more demanding applications. The main feature of the monomers prepared in this thesis is their cyclic nature, which should lead them to better polymer properties, e.g., enhanced glass transition temperatures. Additionally, other aspects of the polymers were investigated to find improvements over common plastics. These aspects included the recyclability and reuse of the polymer material, as well as their overall environmental impact and toxicity to the environment. In conclusion, various bio-based polymers were prepared that performed better than fossil polymers in some respects and because of that could replace them in the future.